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关键词:物联网原理互联网问题
中图分类号:G647 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)03-0000-00
1、引言
物联网这个概念,在中国早在1999年就提出来了。当时叫传感网。其定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上,将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间,进行信息交换和通信的一种网络概念。
2、物联网的原理
物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of Things”。在这个网络中,物品(商品)能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术,通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。
而RFID,正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中,RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息,通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统,实现物品(商品)的识别,进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享,实现对物品的“透明”管理。
“物联网”概念的问世打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开:一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面是数据中心,个人电脑、宽带等。而在“物联网”时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施,在此意义上,基础设施更像是一块新的地球工地,世界的运转就在它上面进行,其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。
3、物联网与互联网的关系
(1)物联网不是另起炉灶的新网,拥有悠久历史的互联网是物联网最重要的网络基础。虽然要有芯片技术、微型传感技术、智能技术、纳米技术作为其发展的前提,但没有互联网便没有物联网是千真万确的。
(2)物联网又不同于互联网,它是互联网的高级发展。从本质上讲,物联网是互联网在形式上的一种延伸,但是它绝对不是互联网的翻版。互联网本质上实现人与人中间的交流,构建了一个特别的电子社会,而“物联网”则是建立了人与物、人与人、物与物之间的信息自由交流,每一个物体都是一个信息终端,建了一个更为复杂的信息网络系统。在这个网络中,系统可以自动地、实时地对物体进行识别、定位、追踪、监控并触发相应事件。
(3)通过互联网了解某个对象,必须由人去收集这个对象的相关信息,处理后放到网上才能供人们浏览,人要在其中做很多工作,且难以了解其动态变化。物联网则不需要,它是对象(物体)自己“说话”,通过在对象(物体)上植入各种微型感应芯片,借助无线通信网络,与现在的互联网相连,就可以让其“开口”。这样一来,人们不仅可以和对象(物体)“对话”,对象(物体)和对象(物体)之间也能“交流”。所以说,互联网实现的是虚拟世界网络,物联网实现的是物理的、真实的世界网络。
4、物联网现存问题
物联网既是物体与物体间互联的网络,各式的物品都可作为物联网中的载体,只要将传感器或RFID装置于载体上,运用WSN或其它通讯技术让各载体间自由传递感测信息,甚至触动自动控制装置以达成智能化自动控制及反应的功能,都是物联网的范畴。因此,手机支付、电器自动调节、远程操控等应用服务均可轻易达成;若再加上定位及云端技术,物联网将具备追踪、监控、量测、分析、判读等功能,可以操作更高阶的科技应用,例如灾害预防、失物查找、环境安全监测等,智能生活的梦想将不只是梦想。然而,物联网的市场商机,却直至2009年大陆将其列入十二五规划中的重点产业项目后,才逐渐确定及明朗化。由于物联网终端应用规模十分庞大,更胜于互联网的应用,被视为下一世代的信息浪潮指标。
尽管物联网的推动势在必行,但离全面普及仍有许多努力之处。解构物联网的3大部分:感知层、网络层和应用层。感知层包含各式感测装置(RFID、WSN、Sensor),负责接收讯息;网络层将感知层接受的信息储存、处理、传送到应用层,包含2G/3G/4G通讯、Data Center等技术。应用层则是物联网的最终实现,接收网络层的信息,作后制处理。层层扣连的环结,都关连著科技技术的挑战和突破,例如感知技术的不够成熟、以及通讯规格的不协调性,都是推动物联网的阻力。
然而,推动物联网最大的阻力,是云端技术的不够成熟。云端运算扮演的角色,对物联网能否普及化有极大的影响。云端概念与物联网是息息相关的,因为要运行物联网,来自四面八方的庞大资料量将会非常惊人,成熟的云端技术可以将这些资料完善储存、处理以便供应至应用层。在网络层中的Data Center,决定的就是资料的储存和流通能力,而这也是决定了物联网能否畅行无阻的致胜关键。
另外,物联网技术标准问题也值得关注。网络层互联网有TCP/IP协议;接入层面协议类别则较多,有GPRS、传感器、TD-SCDMA、有线等多种通道。物联网是基于网络的多种技术的结合,也应该有相关协议标准作为支撑。同时,面对多种技术的融合,如传感器技术、射频识别技术、通信技术、控制技术、智能技术等也需要考虑其融合问题。
参考文献
[1]宁焕生,张瑜,刘芳丽等.中国物联网信息服务系统研究[J].电子学报,2006,34(z1).
[2]沈苏彬,范曲立,宗平等.物联网的体系结构与相关技术研究[J].南京邮电大学学报(自然科学版),2009,29(6).
[3]孙其博,刘杰,黎等.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学报,2010,33(3).
【关键词】物联网;RFID技术;应用
随着社会的发展,物联网被越来越多的人所熟知,现如今,物联网技术已经融入了我们的生产和生活之中,与人们息息相关,我们可以认为它是社会发展的产物。
1.关于物联网的概念以及特征要素的说明
1.1简要说明物联网的概念
一直到现在大家对物联网仍然没有一个系统明确的定义,但是我们通常认为物联网技术是通过一些信息采集、传输和处理系统建立人与物、人与人以及物与物之间关系的技术。它通过进行数据的交换以及处理实现智能化的控制与识别,我们可以简单的认为物联网就是一个庞大的进行信息沟通和交流的网络。
1.2对物联网特征要素的相关说明
物联网一般的情况下都具备可靠传递、智能处理以及全面感知这三大特性,物联网能够对采集的数据和信息进行及时的感知,在感知完成之后会进行精确可靠的传输。在传输时把信息网络和互联网融合在一起,共同作用保证数据信息的完整和准确,然后自身进行一系列的智能分析、处理和融合。除此之外物联网还具备三个要素,第一是信息感知,第二是信息处理,最后一个则是传送网,在采集数据之前少不了对数据的感知,信息感知是物联网的基础,我们运用敏锐先进的感知技术和设备对信息数据感知和采集。采集到的数据需要通过无所不在的无线通信网络进行传送,当然了最终的数据还不能是杂乱的,这就少不了物联网对数据的处理。
2.简单介绍几种关键的物联网技术
2.1对FRID技术的介绍和说明
FRID技术是物联网技术中的一项关键技术,这种技术可以在信息采集的过程中进行非接触式的自动识别,并且它的识别过程是不需要人工进行干预的,也因此可以在人们无法工作的恶劣环境下发挥出其重要的作用。FRID技术之所以能自动识别是通过射频信号及其传输特性对目标获取相关数据和信息,它不仅可以获取到静止的物体的数据,还可以获取高速运动的物体的数据。FRID一般情况下由读写器、标签以及天线这三部分构成,它因为具备着很多的优点,诸如高效可靠、方便快捷等,被大家广泛使用。
2.2关于WSN技术的介绍与相关说明
WSN集数据采集、传输以及处理等功能于一体,是一种方便高效的网络系统,也因为其成本低、可靠性高、灵活便捷等优点受到越来越多的人的关注和欢迎。WSN的网络结构包括了传输层、应用层和网络层,除此之外还有数据链路层和物理层着两部分,这五部分共同构成了WSN的网络结构。
2.3简要介绍智能技术
除了上面介绍的两种技术之外,智能技术也是互联网技术之中的一种关键的技术,智能技术的使用,使人们的目的更容易得以实现,是达成预期要求的一种重要的方法和技术。我们都知道,物联网技术就是要实现物体的智能化,为人们提供更多的便利,减弱工作之中的麻烦,那么我们就需要通过智能技术建立人与物之间的联系。现如今我们通过嵌入式技术来实现智能化,而所谓的嵌入式技术,就是我们通过特殊的方法和手段将智能的控制系统植入到物体之中,实现我们的智能控制。
2.4对纳米技术的相关介绍和说明
物联网关键技术主要有四种,除了以上介绍的三种以外还有一种就是纳米技术,大家都知道纳米是很微小的,那么可想而知,纳米技术一般都是应用在一些微小的物体之中。在很多情况之下我们都需要对设备进行微小化,这种状况之下纳米技术就是不可或缺的了,我们需要微小的设备来承载数据和信息保证物体的正常工作和运行。
3.关于物联网应用作出的相关探讨
一项新技术的产生往往都是为了给人们的生产和生活带来更多的便利,当然了,物联网技术也不会是一个例外,将物联网广泛的应用与各个领域之后,为我们带来了很多的便利。并且现如今物联网的应用是很广泛的,它在工业、军事,交通、物流、农业以及医疗行业等不同的行业之中都发挥着重要的作用,下面我将针对在城市管理方面的应用作出说明。2009年,美国的迪比克市与IBM合作,建立美国第一个智慧城市。利用物联网技术,在一个有六万居民的社区里将各种城市公用资源(水、电、油、气、交通、公共服务等等)连接起来,监测、分析和整合各种数据以做出智能化的响应,更好的服务市民。迪比克市的第一步是向所有住户和商铺安装数控水电计量器,其中包含低流量传感器技术,防止水电泄漏造成的浪费。同时搭建综合监测平台,及时对数据进行分析、整合和展示,使整个城市对资源的使用情况一目了然。可见,人们日常生活和工作过程中,少不了物联网技术的运用。除此之外在飞机制造业、离散制造业、钢铁行业等多种行业之中,物联网技术都发挥着很大的作用,为这些行业的制作过程提供了便利,也节约了时间和成本。当然了还有生活中大家所熟知的智能停车场、智能电网等都是物联网技术广泛运用之后带来的成效,尽管现如今物联网技术还存在很多的问题,但阻止不了物联网技术在当今社会的发展。
4.结束语
经济社会的高速发展对物联网技术也提出了越来越多的要求,但目前物联网技术还不是很成熟,还存在着很多的问题。面对这些问题,我们应该做出深入的分析和研究加以解决,使物联网技术取得更大的进步,让物联网技术更加广泛的应用于大家的生活之中,为人们带来更多的便利。
【参考文献】
[1]程曼,王让会.物联网技术的研究与应用[J].地理信息世界,2010,05:22-28.
关键词:物联网;制约因素;对策建议
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)18-4369-02
Discussion on the Development of the Internet of Things Technology
WANG Tian-tian
(Sias International University, Zhengzhou 451150, China)
Abstract: The Internet of Things technology is the information technology wave after computer, Internet, mobile communication net work. IT will set up an epoch-making revolution of science and technology, change the production and life style of the global village and bring huge influence to human society. Introducing not only the concept of The Internet Of Things but also the features and the main ap plication, this article analyses the main restriction factors on our country Internet industry development, mainly putting forward to four countermeasures to promote China Internet industry development including investment increasing in scientific research, government policy concerned supporting and the legal system constructed and making industry communication deeper.
Key words: the internet of things; restricting factors; countermeasures and suggestions
随着科学技术的不断进步,人们对事物的感知、控制的要求越来越高。在通信技术与互联网技术飞速发展的基础上,物联网应运而生。它具有感知全面、传递可靠、处理智慧等特点,因此被人们誉为是继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮。
1物联网的发展概述
1.1物联网的起源及概念
1995年,比尔·盖茨在其著作《未来之路》中就提出过物联网的概念,但由于当时技术条件限制而未引起重视。1999年,麻省理工学院的Ashton教授在研究射频识别技术(RFID)中最先提出“物联网(The Internet of Things)”一词。2005年国际电信联盟了《ITU互联网报告2005:物联网》,正式提出了“物联网(the Internet of Things)”的概念,即把所有物品通过射频识别(RFID)、红外传感器、全球定位系统、激光扫描仪等信息传感设备与电信网和互联网连接起来,进行信息交换和通讯,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。
1.2物联网的主要特征和应用
物联网具有全面感知、可靠传送、智能处理三个主要特征。全面感知是指通过使用RFID、传感器、产品二维码等设备或技术准确地获取物体的全面信息,可靠传送是指利用通信网路与互联网的深度融合,对物体信息进行实时传送以便进行处理,智能处理是指利用云计算技术和模糊识别等智慧技术,对随时接收到的大量信息和数据进行分析整理,对物品实施智慧化控制。
物联网从最初的军事侦察方面的无线传感网,逐渐发展到工业、农业、交通、能源、物流、医疗卫生、智能家居等领域,对改造传统产业、引领新兴产业、改变人类生产生活方式等方面都有很大影响。目前我国物联网已在智慧电网、智慧交通、智慧物流、金融服务业、公共安全等方面得到应用。预计未来10至20年,物联网技术将在各行业大规模应用,其产业规模将达万亿元。
2制约我国物联网发展的主要因素
总理2009年8月指出:“在传感网发展中,要尽早一点谋划未来,早一点攻破核心技术”、“在国家重大专项中,加快推进传感网发展,建设‘感知中国’中心”。但由于起步晚,我国物联网发展在不同程度上受标准制度欠缺、核心技术落后、行业模式不健全等因素制约。
2.1标准制度欠缺
物联网的发展必然涉及通信的技术标准,标准的缺失是阻碍中国物联网快速发展的关键因素。欧美的EPC规范、日本的UID(ubiquitous)规范和国际标准化组织I8000系列标准是当今主要的RFID规范。我国目前还没有出台相应的RFID标准,这与国内RFID产业的迅速发展产生矛盾,也引起产品标准混乱,产品的国际竞争力大降低。因此标准欠缺是限制我国RFID发展的关键因素之一。
关键词:物联网;车联网;监控和管理
中图分类号:TP391.44 文献标识码:A文章编号:1008-4738(2013)02-0109-04
IBM前首席执行官郭士纳的“十五年周期定律”,计算模式每隔15年发生一次变革。1965年前后的“大型机”;1980年前后的“个人计算机”;1995年前后的“互联网”;2010年前后“物联网”。美国权威咨询机构Forester预测,到2020年,世界上物物互联的业务,跟人与人通信的业务相比,将达到30:1[1],因此,“物联网”被称为是下一个10万亿元级的大市场。
1物联网的定义和发展历程
1.1物联网的定义
通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
国际电信联盟曾描绘“物联网”时代的图景:当司机出现操作失误时汽车会自动报警;公文包会提醒主人忘带了什么东西;衣服会“告诉”洗衣机对颜色和水温的要求等等。
1.2物联网概念的意义
“物联网”概念的问世,打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和IT基础设施分开:一方面是机场、公路、建筑物,而另一方面是数据中心,个人电脑、宽带等。在“物联网”时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施,在此意义上,基础设施更像是一块新的地球工地,世界的运转就在它上面进行,其中包括经济管理、生产运行、社会管理乃至个人生活。
1.3物联网应用实例
酒类信息系统:通过扫描酒类饮品的电子标签,利用手机或其他智能手持设备可以在网络上寻找并显示这一酒类的详细介绍和价格对比,方便用户采购。
对象识别系统:该系统通过摄像头取景,可以辨识出所拍摄景物并给出相关详细信息,可应用于旅行和迷路情况下产品追溯系统:在医药、农产品、食品、烟草等行业领域,产品追溯体系发挥着货物追踪、识别、查询、信息采集与管理等方面的巨大作用。
智能交通[2]:上海交通大学的TIG项目在2005年开始运作。通过收集上海四千辆出租车的实时信息,结合历史数据来计算实时路况。该系统还有计算最优路径,公交车到站时间等应用。
医疗辅助系统:让病人身穿带有射频识别和传感器的衣物,可以得到病人的心跳电压等健康信息并上传网络,医生可以通过PDA等设备进行远程即时诊断并安排护士帮助病人治疗。
2车联网介绍
2.1车联网概念
是指综合应用射频识别(RFID)、全球定位系统、车用信息采集、道路环境信息感知等信息传感设备,对人/车/路的静、动态信息进行采集、识别、传输、融合和利用,从而能够将人/车/路与互联网连接起来,并根据不同的应用需求,实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种物联网。
2.2车联网的发展
2.2.1Telematics概念
Telematics就是指应用无线通信技术的车载电脑系统,通过Telematics提供的服务,用户不仅可以了解交通信息、临近停车场的车位状况,确认当前位置,还可以与家中的网络服务器连接,及时了解家中的电器运转情况、安全情况以及客人来访情况。也就是说:综合上述所有功能的车载计算机系统叫Telematics。
在车联网提出之前,“Telematics”已经在国外进行商业运作。Telematics由Telecommunications与Informatics组合而成,可以理解为利用无线通信技术、卫星导航系统、信息技术等为汽车用户提供导航、监控、娱乐、安全等各种服务的车载信息服务平台。
2.2.2Telematics在国内外的应用情况
美国是Telematics产业[3]的先行者,早在1997年,通用汽车公司就已经开始推行Onstar(安吉星)服务,而福特汽车则推出了Wingcast车载互联网服务,与之竞争。目前,各大汽车生产厂商都在Telematics方面推出了自己的系统,如通用安吉星OnStar系统、BMW的ConnectedDrive系统、奥迪的MMI-nav-plus系统、福特的SYNC系统、丰田的G-book系统等。
中国的Telematics业务在近两年集中爆发。丰田先将G-Book引入中国;紧接着,上海通用也开始向凯迪拉克车主提供安吉星服务,并迅速向下覆盖至旗下多个品牌。本土厂商上汽推出了首个基于联通3G网络的前装Telematics服务——INKANET;吉利在2011年上海车展上推出新一代3G“智能汽车”。
2.2.3车联网的诞生
在Telematics方兴未艾之时,随着物联网的兴起,作为Telematics的扩展,车联网应运而生。2010年10月28日在无锡举行的中国国际物联网(传感网)大会传出消息,车联网项目将被列为我国重大专项第三专项“新一代宽带无线移动通信网重大专项”中的重要项目。财政部也于2011年4月制定了《物联网发展专项资金管理暂行办法》,而车联网被认为是最容易形成系统标准、最具备产业潜力的物联网应用。
2.3车联网典型应用
车车协同式安全保障:车路协同环境下,营运车辆在运行过程中实时与周围他车进行信息交互,使司机及时了解前后左右车辆的拐弯、超车、并道的行为,避免追尾、刮蹭碰撞事故。
隧道内危险环境感知:车路协同环境下,营运车辆在隧道内运行过程中实时与周围他车、道路基础设施进行信息交互,实时感知行车环境,以免造成车载危险货物的泄露、爆炸而引发二次事故。
交叉口行车安全辅助:交叉口行车环境复杂,通过车车、车路通信,车辆在行经交叉口时实时与周围他车、道路基础设施进行信息交互,实时感知行车环境,避免事故发生。
车用自组织网络:我国每年交通事故的损失巨大,以汽车安全为突破口,研究车辆网络体系和关键技术,以提高车辆主动安全性,降低交通事故发生,具有重要的学术价值、应用价值和广阔的市场前景。
3车联网核心技术
与物联网类似,车联网技术也涉及四个层次,分别是感知层、传输层、平台支撑层和应用层。 主要涉及的技术有射频技术和通信技术。
3.1射频识别技术与无线传感网络技术
车联网中的射频识别技术用于标识物体和对客观环境的物理属性的传感;现有的射频识别标准不统一需要首选解决全局标识问题,如RFID与WSN融合的问题。
无线传感网络技术主要包括各种感知设备,这些设备要求低功耗、低成本、体积小、高集成度。而通信与网络技术将标识和传感信息接入自组织网络或者互联网,在整个车联网中会涉及诸多问题如:网络地址需求与分配(IPv6),频谱分配与空间频谱复用、自动组网和接入和无线Mesh网络,传输控制与无线多媒体等。
3.2车联网的硬件和软件技术
车联网硬件需求:车联网的终端设备一般使用嵌入式集成系统,要求低功耗、小型化、易安置、低成本。而服务器设备要求高性能集群同时具有先进计算功能。
车联网的软件需求,包括嵌入式操作系统和各类应用软件,需要解决的关键问题有统一的语义体系,中间件技术,数据处理技术,面向物联网的搜索引擎等。
3.3车联网的安全隐私
车联网处于一个开放的网络中安全隐私问题是一个必须要考虑的问题,在互联网上所面临的安全问题在物联网中同样存在如:密码分析、拒绝服务攻击、扫描、病毒和蠕虫、木马等。同时由于无线网络的广播特性,安全问题更为突出。此外还涉及个人隐私保护(个人信息、行为模式) 。
3.4车车交互关键技术
车联网的核心技术包括:随机车辆间信息交换技术、编队车辆间信息交换技术、车路协同关键技术、远程车网关键技术、车-路-中心关键技术。
随机车辆间信息交换技术:为道路上快速移动的车辆之间建立一个支持多跳灵活组网、快速网络切换、实时数据交换等特性的无线网络,实现车辆间位置、安全等信息的实时共享。
编队车辆间信息交换技术:研究大型车辆编队中车辆间的无线通信、可靠组网、安全通信、决策支持等关键技术,为车队在复杂路况和恶劣环境下的高效安全行进提供有效的通信和决策保障。
车路协同关键技术:是将多种先进技术有机地运用于整个交通系统,通过车路信息交互和共享,实现车路智能协同与配合,保障交通运输系统的协调运行和安全。通过车辆与道路(基础设施)之间通讯联系的建立,研究新一代交通信息采集和交通管理手段,在此基础上发展新一代交通理论和应用。
远程车网关键技术:研究移动车辆快速接入路边网络基础设施的关键技术,解决车辆移动过程中的漫游切换、路由寻址、异构信息实时交换等关键问题,为车辆与互联网服务中心信息共享提供网络基础条件。
车-路-中心关键技术:通过车、路及交通数据管理中心之间的交互通信,进行车路协同一体化研究,最终仿真实现并展示其在交通安全、效率和排放等方面的影响。
4 物联网和车联网的未来
4.1 CPS(信息-物理融合系统)
CPS是一个综合计算、网络和物理环境的复杂系统,通过3C(Computation、Communication、Control)技术的有机融合与深度协作,实现现实世界与信息世界相互作用,提供实时感知、动态控制和信息反馈等服务[4]。CPS在信息方面就像一面镜子通过传感技术与通信技术将现实世界与信息虚拟世界一一对应起来。它的控制反馈功能又把镜子两侧的世界互动了起来。信息世界可以控制物理世界的事物或环境,物理世界亦可以影响信息世界的事物或环境。
4.2CPS应用实例
MIT的分布式机器人花园:在小规模花园中,传感器收集温度、湿度、光照等信息。计算系统根据这些信息来自动控制撒种、松土、灌溉、施肥的时间和量,让植物在无人照看的情况下顺利的生长[5]。
任天堂的WII游戏机:2006年推出。通过玩家在传感设备的输入,来控制虚拟游戏,让玩家在参与到游戏中时拥有更高的体验感。
4.3物联网和CPS的区别
物联网和CPS常被混淆,因为两者的关键技术相近,有共同的应用领域,其中物联网受到工业界的关注,而CPS更吸引学术界的目光。但是,二者是不同的,从概念上,物联网强调网络连通作用,而CPS更强调循环反馈作用;从信息标识上,物联网以物体标识和传感信息为基础,而CPS无需记录所有标识和传感信息;物联网是规模化的信息整合,需要人的参与,而CPS能自适应调整。
4.4物联网的未来:CPI(信息-物理网)
物联网有着自身的不足,仅仅物物相连是不够的,物联网需要向控制方向纵深发展,而CPS也需要向大规模方向扩散发展。两者融合后的CPI是物联网与CPS优势的结合,同时具有将现实世界中任意对象及其属性联接到网络的特性和通过计算与网络通信对物理世界作用的特性。
CPI是大势所趋,物联网与CPS有其各自优势和不足,单独发展不足以完全支撑起下一次信息产业的浪潮。它们的融合,即CPI,才是未来发展的大势所趋。通过CPI,现实与信息世界的链接和相互作用不再局限于一个小的时空范围,而是拥有全球性的宏观监控,达到真正意义上的智慧地球。典型应用如:平衡全世界的生态系统,统一合理调度国际航班的起降时间迅速应对自然灾害、传染病等突发状况。
4结论
车载产品的发展才刚刚起步,其政策、资金、技术及支撑的产业链条仍不完善成熟,因此政府要构建一个博弈环境,引导汽车业、电子业、通讯业等企业协同,共同打造未来车联网价值的增长点,才能吸引更多的人来参与和开发车联网市场。
[参考文献]
[1] 邹力.物联网与智能交通[M].北京:电子工业出版社,2012:152.
[2] 须超.车联网网络架构与媒质接入机制研究[J]. 中兴通讯技术, 2011(3):16.
[3] 张秀玉.车联网架构与关键技术研究[J]. 微计算机信息,2011(4):156.
“特种设备物联网”(简称“特联网”)建设是特种设备安全监管信息化工作的新制高点,一个运行稳定、安全、有效的“特联网”必将大幅降低特种设备事故风险,减少特种设备事故造成的灾害,使特种设备成为现代社会生产生活的得力帮手,彻底解决经济发展和行政管理资源之间越发突出的矛盾,节省大量应付突发事故的人力物力,使城市更加安全高效。
“特联网”关键技术
应用方向和前景
虽然现代特种设备的日常运行与控制大多已不同程度地采用了自控制技术,但因其并未按照安全与节能监管的需求进行设计和制造,尚不具备设备运行安全与节能监管方面的特殊和技术能力。这些必须另行提升的技术能力,需要采用专门的技术装置,以最大程度地减少人为因素干扰并快速进行自动故障判断、危险预估和预警。有些特种设备的极危险部件,都应当得到自动系统的有效监控。这些专门的基于物联网技术的网络化、自动化控制系统,成为特种设备安全运行的第三方保障。
物联网技术,也可为现代特种设备技术检验提供帮助,如:科研机构正在研发的埋地压力容器剩余寿命连续监测系统,就可以代替常规检验手段,及时精确地侦测压力容器的剩余使用寿命;应用于电梯和起重机械的第三方监控物联网应用,可随时侦测设备故障和危险,为检验和维护保养提供帮助;采用移动物联网技术,还可以实现移动压力容器充装与运输过程的全运程监管,为技术检验提供连续可追溯的设备运行过程信息,使检验更方便和精确;锅炉等特种设备的节能监测,早就开始采用现代传感器、通信和自动化控制技术,物联网技术的出现,为该类设备的低成本和高效率网络化远程集约监控,进而实现设备群能耗与效率平衡控制提供了更为可行的应用方向。
“特联网”建设的关键技术方法
承压类特种设备(包括锅炉和固定压力容器装置)
承压类特种设备(包括锅炉和固定压力容器装置)的物联网应用,可突出第三方故障预警:通过在重大危险类承压设备原有的自动化运行控制系统中,加装基于物联网技术的第三方运行状态监示系统,可有效压缩承压类特种设备应急响应时间,落实应急体制各方责任,优化设备的运行状态。
移动压力容器(汽车罐车)
移动压力容器(汽车罐车)的物联网应用,可突出充装环节控制和运输过程监管:通过在充装站加装第三方门禁、充装管理系统,或者在车辆上加装司乘控制、罐车状态监示与卫星跟踪装置,可实现对移动压力容器的全运程监管,有效规范危险物质运输环节;有效抑制由道路运输事故引发的移动压力容器火灾和罐体泄漏引发的次生环境灾害。该系统可基于我国自主研发的北斗卫星系统,更加安全可靠。
气瓶电子标签技术
在全国多个城市实践多年的气瓶电子标签技术,虽然也是有效的“特联网”应用技术,但在具体实践中已经出现诸如标签丢失和破损更新量巨大等问题。推广受到技术本身的制约,极有必要采用抗破损性更强,更适用于民用液化石油气钢瓶使用环境的强附着技术加以补充。目前,国家质检总局委托中国特检协会研制的CRID气瓶标识技术,已经兼具防伪、抗焚烧、打磨等超强环境适应能力,可与原有的电子标签复用,达成最佳管理效果。
危险工业原料管道
北京、上海、南京、沈阳等大型城市,都是我国比较早实现近代化和现代化的城市,工业发展历史悠久,城市埋地管网纵横交错,尤其上海、南京、沈阳等城市,重、轻化工业发达,这几个城市用于化工生产的危险工业原料管道总公里数累加起来几乎占全国工业管道的近1/3。另外,近年房地产业发达,大量原有工业用地逐步成为房地产开发项目,有些废弃的地下管网图纸资料遗失,有些则更是未经处置就已经被覆盖在楼宇和道路甚至地铁隧道下,成为潜在危险源,为安全监管和事故预防工作带来一定困难。
为解决这一问题,有必要研究采用目前国际上最为先进的3D地表雷达进行常规和施工前探测,并开始建立全国性的埋地工业管道动态图形数据库;已经探明的管道,可比照南京、广州等城市做法,建设具有物联网管理功能的埋地管道电子识别标志网,保障建设施工安全和城市运行安全。
机电一体化特种设备
目前我国机电一体化特种设备的“疑似”物联网建设不乏案例,但大多是由传统传感器技术和通信技术“攒”接而成,没有抓住机电一体化设备故障与事故的普遍和关键成因,有些所谓的物联网技术更只是重复了设备本身自有的控制能力,只是机械地通过网络实现了第三方监示,对机电类设备最易出现问题的机械结构失效和崩溃鲜有应对措施。
机械结构失效和损毁是造成重大灾难性事故的罪魁祸首,一个关键部位的地脚螺钉或连接螺栓被拉断,就可导致整个滚梯支撑系统失稳。在此状态下,这些设备自带的安全装置既不可能侦测出故障,更不可能发出预警。针对此类事故,科研机构已经研发出一种基于远距离RFID技术(无线射频识别技术)的低成本金属结构件(可控制螺栓、拉撑、支撑和铰链等结构)监控标签,以及基于物联网技术的全天候监控系统,目前已经在江苏和北京等地进行系统试验。
“特联网”建设的组织原则
因“特联网”建设涉及特种设备本体的技术改造,质检总局应组织专家与法律界,认真研究并明确其法律关系,在立法上做足功课。
要特别明确,物联网建设是特种设备信息化建设的组成部分,是信息化建设的技术手段和覆盖范围的延伸;全国必须在国家质检总局领导下,统一规划、统一数据标准、统一工作平台和规范技术设备。
根据我国不同地域的经济发展程度,尤其物联网建设需要巨大资金和高素质人才支持的现实考虑,建议优先在网络资源和资金充裕的北、东、南沿海和西南地区,建设多个物联网技术发展和示范中心,起到技术辐射和产业带动作用。